2. lecke. Az APA elektromechanikus kormányberendezés szabályzástechnikája és működése

iDevice ikon A lecke célja
Az elektromechanikus kormányberendezés szabályzási folyamatainak és működésének a megismerése

iDevice ikon Követelmények
A hallgató legyen képes
  • felsorolásból kiválasztani, mit értünk nyomatékkövető szabályozáson,
  • lerajzolni az elektromechanikus kormányrendszer szabályzási blokkdiagramját!
  • felsorolásból kiválasztani az elektromechanikus kormány szabályozó rendszerének bemeneti jellemzőit,
  • elmagyarázni, hogyan változik a rásegítés mértéke a járműsebesség függvényében,
  • ábra alapján elmagyarázni az elektromechanikus kormányrendszer rásegítésének működését,
  • ábra alapján megnevezni a rásegítő rendszer működésének elemit és tényezőit,
  • felsorolni a villamos rásegítés szolgáltatásait,
  • az egyes jármű menetállapotokhoz párosítani a jármű és a rásegítés jellemzőit.

iDevice ikon Időszükséglet
A tananyag elsajátításához körülbelül 60 percre lesz szüksége.

iDevice ikon Kulcsfogalmak
  • nyomatékkövető szabályzás,
  • rásegítés igény sebességfüggése,
  • aktív egyenesbe állítás,
  • gyorsítási félrehúzás korrekciója,
  • automatikus parkolási asszisztens.

iDevice ikon 2.1 Az elektromechanikus szervokormány szabályzása
Tevékenység:
  • Jegyezze meg a nyomatékkövető szabályzás lényegét!
  • Az 1. ábra alapján tanulja meg lerajzolni az elektromechanikus kormányrendszer szabályzási sémáját!
Nyomatékkövető szabályozás esetén a szervokormányok a rásegítést a kézi nyomaték függvényében hozzák létre:
  • ha a kormánykereket nehéz forgatni (pl. kis járműsebességnél), akkor nagy a rásegítés,
  • ha a kormánykereket könnyű forgatni (pl. nagy járműsebességnél), akkor kicsi, illetve nincs rásegítés.
A kormányzási ellenállás érzékelhetősége érdekében a kézzel kifejtett erő a kormányzási ellenállás függvényében nő, a vezető érzi, hogy nehezebb a kormányzás, de igazán ekkor is könnyedén kormányoz.



1. ábra Az elektromechanikus kormányrendszer szabályzási sémája

Tevékenység:

nevezze meg a szabályzási rendszer elemeit magyarul!



2. ábra Az elektromechanikus kormányzás szabályzási rendszer elemei
(A kép nagyobb változatát itt találja!)

Tevékenység:

jegyezze meg a szabályozó rendszer bemeneti jellemzőit!


A szabályozó rendszer bemeneti jellemzői:
  • a kormánykerék szöghelyzete,
  • a (járművezető által kifejtett) kézi nyomaték,
  • a jármű sebessége,
  • a jármű belsőégésű motorjának fordulatszáma,
A villanymotor a kormányorsón fellépő nyomatékkal arányos rásegítést (nyomaték/áram) fejt ki. Minél nagyobb a kézi erő, annál nagyobb nyomatékot fejt ki a villamos motor. A motor nyomatékszabályozású. A villanymotor követő nyomatékát a kormány elektronika a nyomaték jel alapján szabályozza.

Tevékenység:

jegyezze meg, hogy miért csökken a rásegítés, ha a sebesség nő, és miért növekszik a rásegítés, ha a terhelés nő!


A rásegítés mértéke sebességfüggő. A rásegítés a jármű sebesség növekedésével csökken (3. ábra), mert a nagy sebességnél a könnyen elmozdítható kormánykerék balesetveszélyt okoz. A sebesség jelet az ABS elektronika adja a kormányszabályzó elektronika részére.
Ha a jármű terhelése növekszik, akkor a kerekeket nehezebb elfordítani (az útfelület és a gumiabroncs közötti nagyobb súrlódás miatt), ezért járművezetőnek is nehezebb elfordítani a kormánykereket. Emiatt nő ebben az esetben a rásegítés mértéke. A 3. ábrán a folytonos vonal terhelt járműre, a szaggatott vonal a normál járműállapotra vonatkozik.




3. ábra A rásegítés (Elektromotormoment) változása a
kormányzási kézi nyomaték (Lenkmoment) függvényében
forrás: VWSSP


A kormányszabályzó elektronika egy kormányoszlop és egy kormánygép elektronikus szabályzó egységből áll. A nyomaték szabályzást a kormánygép elektronikus egység végzi. A szögjeladó a kormánykerék szögelfordulását, a forgatási irányt adja meg a kormány oszlop elektronikus egységnek.
Az elektronikus egységek közötti kommunikáció CAN-BUS rendszeren történik.

Tevékenység:
  • A 4. ábra alapján magyarázza el a rásegítés működését!
  • Nevezze meg a számmal jelölt szerkezeteket, illetve értékeket!


4. ábra A rásegítés működése
forrás: VWSSP
(A kép nagyobb változatát itt találja!)

  1. kormánykerék elfordításának nyomatéka
  2. nyomatékjel
  3. kormányszög jel
  4. motorvezérlő áram
  5. motor nyomaték
  6. kormányorsó nyomaték, motor rásegítő nyomaték
A rásegítés eredménye: hatásos kormányerő balra, a kerekek balra fordulnak, balra kanyarodunk.

iDevice ikon 2.2 A villamos rásegítés további szolgáltatásai
Ezeket a szolgáltatásokat a mechatronikai rendszer teszi lehetővé.

Tevékenység:

  • Jegyezze meg, hogy milyen járulékos szolgáltatásokra képes a szabályozott elektromechanikus kormány rásegítés!
  • Jegyezze meg, hogy az egyes esetekben mik a jármű jellemzői (sebesség, motor-fordulatszám, a kormány elfordítási szöge), és mekkora a rásegítés mértéke!
Parkolás
Járműsebesség kicsi, motor fordulatszám kicsi, a kormány elfordítási szög nagy: a szabályzó elektronika a motor számára nagy áramot vezérel ki, nagy rásegítés, könnyű kormányzás (kék görbék)

Kanyarmenet kis járműsebességnél (városban)
A járműsebesség kicsi vagy közepes, a motor fordulatszám közepes, a kormány elfordítási szög közepes: a szabályzó elektronika a motor számára közepes áramot vezérel ki, a rásegítés közepes, könnyű kormányzás, de nem annyira, mint parkolásnál. (piros és sárga görbék)

Aktív egyenesbe állítás
Kikormányzott helyzetben, elengedett kormánykeréknél, amikor a szükségesnél kisebb a visszatérítő nyomaték, a jármű sebesség és kerékre ható kormányzási ellenállás kiértékelése alapján az elektronika a motort egyenes állásba hajtással forgatja, a kormányzott futómű gyorsan egyenesbe áll.
Az aktív egyenesbe állítás (a kormány nem követő módon, maga avatkozik be) hozadéka, hogy a megváltozott visszatérítő nyomatékra is képes hatékonyan reagálni a szabályzó rendszer: pl. ha gumiabroncsot váltunk, vagy tartósan félre húzna a kormány akkor a rendszer az aktív egyenesbe állítást a korábbiaknak megfelelően gyorsan megvalósítja, anélkül, hogy a vezető megterhelően érezné a változást (nem kell állandóan korrigálni).

Gyorsítási félrehúzás korrekciója
A különböző hosszúságú féltengelyeknél fellépő különböző törésszög miatti nyomaték különbség miatt az autó nagyobb vonóerő (emelkedő, gyorsítás) esetén félre húz. Ezt az elektromos rásegítő kompenzálja, a kormánykerék egyenesben tartása esetén a futóművet aktívan egyenesben tartja.

Automatikus parkolás-asszisztens
A rendszer bekapcsolása után a gépkocsivezetőnek nem kell kormányoznia a parkolási manőver alatt, a kormánygép aktívan helyére kormányozza az autót, az autóban lévő helyzet-jeladók jeleit felhasználva.

Önellenőrző kérdések
1. Jelölje meg, mit értünk nyomatékkövető szabályozáson!
A rásegítés biztosítja, hogy kormánykerék elfordításához mindig ugyanakkor nyomatékra legyen szükség.
A rásegítés mindig ugyanakkora nyomatékot hoz létre, amekkora a kormánykerék elfordításához szükséges.
A kormánykerék elfordításához szükséges nyomatékkal arányos a rásegítés mértéke.
A rásegítés által létrehozott nyomaték mindig ugyanakkora, mint a vezető által a kormánykerékre kifejtett nyomaték.



iDevice ikon
2. Rajzolja le az elektromechanikus kormányrendszer szabályzási blokkdiagramját!

3. Jelölje meg, melyek az elektromechanikus kormány szabályozó rendszerének bemeneti jellemzői!
A kormánykerék szöghelyzete.
A kormányzott kerék szögelfordulása.
A kézi nyomaték.
A jármű sebessége.
A rásegítő villanymotor fordulatszáma.
A rásegítő villanymotor nyomatéka.



iDevice ikon
4. Fogalmazza meg, hogyan változik a sebesség függvényében a rásegítés mértéke? Indokolja a választ!

iDevice ikon
5. Az alábbi ábra alapján oldja meg a feladatokat!




a.) Magyarázza el a rásegítés működését!

b.) Írja be az egyes megnevezések mögötti mezőbe az ábra megfelelő számát!
Nyomatékjel:
Motor rásegítő nyomaték:
Motorvezérlő áram:
Kormánykerék elfordításának nyomatéka:
Motor nyomaték:
Kormányszög jel:
  

iDevice ikon
6. Sorolja fel a villamos rásegítés szolgáltatásait!

7. Jelölje meg, melyik menetállapotra igazak az alábbi jellemzők: járműsebesség kicsi, motor fordulatszám kicsi, a kormány elfordítási szög nagy, a rásegítő nyomaték nagy.
Kanyarodás kis sebességnél.
Parkolás.
Aktív egyenesbe állás.
Gyorsítási félrehúzás korrekciója.



8. Jelölje meg, melyik menetállapotra igazak az alábbi jellemzők: a különböző hosszúságú féltengelyeken fellépő nyomatékkülönbséget a rásegítő kompenzálja.
Kanyarodás kis sebességnél.
Parkolás.
Aktív egyenesbe állás.
Gyorsítási félrehúzás korrekciója.